vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2026-20-3-23-30CJHEOYvimjour-786Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTАнализ эффективности процесса измельчения зерна в молотковой дробилкеAnalysis of Grain-Grinding Efficiency in a Hammer CrusherЗагоруйкоМ. Г.ZagoruikoM. G.

Михаил Геннадьевич Загоруйко, доктор технических наук, доцент, ведущийнаучный сотрудник

Москва

Michail G. Zagoruiko, Dr.Sc.(Eng.), associate professor, leading researcher

Moscow

zagorujko.misha2013@yandex.ruБашмаковИ. А.BashmakovI. A.

Игорь Андреевич Башмаков, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Москва

Igor A. Bashmakov, Ph.D.(Eng.), senior researcher

Moscow

igorbash@bk.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation2026061020262032330Copyright © Загоруйко М.Г., Башмаков И.А., 20262026Загоруйко М.Г., Башмаков И.А.Zagoruiko M.G., Bashmakov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/786

В комбикормовой промышленности измельчение сельскохозяйственного сырья ударом относится к наиболее действенным способам подготовки кормов. Однако традиционные подходы к проектированию машин часто не учитывают сложные вероятностные механизмы разрушения частиц. Оборудование для этой операции должно работать экономично, обеспечивать равномерный помол с возможностью регулировки крупности, не перегревать сырье, минимизировать образование пыли и быть удобным в обслуживании. (Цель исследования) На основе анализа кинематики частицы в молотковой дробилке исследовать эффективность процесса дробления зерна. (Материалы и методы) Оценка эффективности процесса измельчения зерна в корпусе дробилки путем анализа кинематики зерновки в результате соударения ее с молотком и декой. (Результаты и обсуждение) Исходя из анализа кинетики зерновки при ее обработке в молотковой дробилке, выявлены зависимости, описывающие скорости соударения частицы с рабочими органами обрабатывающей машины. На основе полученных опытным путем или теоретически функций распределения по скоростям относительного числа разрушенных частиц с рабочими органами дробилки и рассчитанных кинематических характеристик частиц предложены математические выражения для определения коэффициента эффективности процесса ударного измельчения. (Выводы) На основе теории удара обоснована комплексная методика количественной оценки дробления зерна. Ее практическое применение позволит научно обоснованно подбирать оптимальные геометрические параметры оборудования и рациональные технологические режимы работы. Это обеспечит строгое соблюдение зоотехнических требований к гранулометрическому составу кормов для разных групп животных, снизит общую энергоемкость производства и позволит своевременно диагностировать критический износ рабочих органов.

In the compound feed industry, impact grinding is one of the most effective methods for processing agricultural raw materials. However, conventional approaches to the design of grinding equipment do not always adequately account for the complex probabilistic nature of particle breakage. Such equipment should ensure energy-efficient operation and uniform grinding to a specified particle-size distribution, while preventing overheating of the raw material, minimizing dust formation, and facilitating maintenance. (Research purpose) To investigate the efficiency of grain grinding based on an analysis of particle kinematics in a hammer crusher. (Materials and methods) Grain-grinding efficiency in a hammer crusher was evaluated by analyzing the kinematics of a grain kernel during their impacts with the hammer and the deck. (Results and discussion) Based on an analysis of grain-kernel kinematics during processing in a hammer crusher, relationships describing the velocities at which particles collide with the working elements of the machine were identified. Mathematical expressions were proposed for determining the efficiency coefficient of the impact-grinding process using empirically or theoretically obtained distribution functions describing the relative proportion of particles fractured at different impact velocities together with the calculated kinematic characteristics of the particle. (Conclusions) Based on impact theory, a comprehensive method for the quantitative assessment of grain grinding was substantiated. Its practical application will enable the scientifically grounded selection of optimal equipment geometry and rational operating conditions. This approach will ensure compliance with zootechnical requirements for the particle-size distribution of feeds intended for different animal groups, reduce overall energy consumption during production, and enable timely detection of critical wear of the working elements.

комбикормдробилкачастицамолотоктеория удараизмельчениеcompound feedhammer crushergrain particlehammerimpact theoryimpact grindingReferencesЕлисеев М.С., Загоруйко М.Г., Рыбалкин Д.А. Анализ факторов, влияющих на эффективность процесса измельчения // Аграрный научный журнал. 2017. N7. С. 6266. EDN: WQWXYT.Eliseev M.S., Zagoruyko M.G., Rybalkin D.A. Analysis of the factors affecting the effectiveness of the grinding operation. Agrarian Scientific Journal. 2017. N7. 62-66 (In Russian). EDN: WQWXYT.Нехорошев Д.А., Нехорошев Д.Д., Бирюков М.А. и др. Исследование процесса измельчения злаковых культур // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2025. N1(79). С. 410-417. DOI: 10.32786/2071-9485-2025-01-44.Nekhoroshev D.A., Nekhoroshev D.D., Biryukov M.A., Nekhoroshev N.D. Study of the grinding cereal crops process. Proceedings of the Lower Volga Agro-University Complex. 2025. N1(79). 410-417 (In Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2025-01-44.Асманкин Е.М., Ушаков Ю.А. Шахов В.А. и др. Тео­ретическая модель процесса реализации энергетических затрат при ударном измельчении зернового сырья // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36. N11. С. 80-85. DOI: 10.53859/02352451_2022_36_11_8.Asmankin E.M., Ushakov Yu.A., Shakhov V.A. et al. Theoretical model of the energy costs realization process during shock grinding of grain raw materials. Achievements of Science and Technology in Agro-Industrial Complex. 2022. Vol. 36, N11. 80-85 (In Russian). DOI: 10.53859/02352451_2022_36_11_80.Бесполденов Р.В., Федоренко И.Я., Землянухина Т.Н. и др. Исследование и моделирование взаимодействия молотков вертикальной дробилки с воздушно-зерновым слоем // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2023. N4(222). С. 92-98. DOI: 10.53083/1996-4277-2023-222-4-92-98.Bespoldenov R.V., Fedorenko I.Ya., Zemlyanukhina T.N. et al. Investigation and modeling of interaction of hammers of a vertical crusher with air-grain layer. Bulletin of the Altai State Agrarian University. 2023. N4(222). 92-98 (In Russian). DOI: 10.53083/1996-4277-2023-222-4-92-98.Елисеев М.С., Загоруйко М.Г., Елисеев И.И., Рыбалкин Д.Ф. Разработка средств механизации по измельчению отходов переработки бакалейной группы сельскохозяйственной продукции // Аграрный научный журнал. 2016. N4. С. 54-57. EDN: VVZHFP.Eliseev M.S., Zagoruiko M.G., Eliseev I.I., Rybalkin D.A. Development of mechanization equipment for crushing waste recycling grocery group agricultural products. Agrarian Scientific Journal. 2016. N4. 54-57 (In Russian). EDN: VVZHFP.Коюшева Е.С., Степанова Я.Ю., Суворов Г.А. О применении оборудования в производстве кормов // Управление рисками в АПК. 2019. N2(30). С. 43-68. DOI: 10.53988/24136573-2019-02-04.Koyusheva E.S., Stepanova Ya.Yu., Suvorov G.A. On the use of equipment in the production of feed. Agricultural Risk Management. 2019. N2(30). 43-68 (In Russian). DOI: 10.53988/24136573-2019-02-04.Мишуров Н.П. Рекомендуемые технологии производства комбикормов в хозяйствах // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2015. N4(20). С. 6-14. EDN: VBWKEV.Mishurov N.P. Recommended technologies of combined feed’s production in farms. Journal of VNIIMZH. 2015. N4(20). 6-14 (In Russian). EDN: VBWKEV.Лебедев А.Т., Искендеров Р.Р., Шумский А.С. Обос­нование конструктивных параметров горизонтального роторного агрегата для дробления фуражного зерна // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N5. С. 9-13. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-5-9-13.Lebedev A.T., Iskanderov R.R., Shumsky A.S. Determination of design parameters for horizontal rotary crushers for feed grain. Agricultural Machinery and Technologies. 2018. Vol. 12. N5. 9-13 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-5-9-13Ульянов В.М., Утолин В.В., Тугеев Д.Э., Ефремов Д.Н. Критерий рабочего процесса и конструкция измельчителя растительных материалов // Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. N1(61). С. 66-75. DOI: 10.55618/20756704_2023_16_1_66-75.Ulyanov V.M., Utolin V.V., Tugeev D.E., Efremov D.N.Сriterion of the working process and the design of a feed chopper. Don Agrarian Science Bulletin. 2023. Vol. 16. N1(61). 66-75 (In Russian). DOI: 10.55618/20756704_2023_16_1_66-75.Клевцова Т.А., Пупынин А.А Поиск конструктивных решений дробилок зерна для повышения эффективности дробления // Вестник аграрной науки Дона. 2024. Т. 17. N1(65). С. 22-29. DOI: 10.55618/20756704_2024_17_1_22-29.Klevtsova T.A., Pupynin A.A. Search for constructive solutions for grain crushers to improve crushing efficiency. Don Agrarian Science Bulletin. 2024. Vol. 17. N1(65). 22-29 (In Russian). DOI: 10.55618/20756704_2024_17_1_22-29.Власенко Д.А., Левченко Э.П., Билан Г.А. Математическое моделирование процесса изнашивания молотков при дроблении материала свободным ударом // Вестник Донецкого национального технического университета. 2019. N1(15). С. 8-16. EDN: ZBOBNB.Vlasenko D.A., Levchenko E.P., Bilan G.A. Mathematical modeling of the process of hammers wear at free impact crushing the material. Vestnik Donetsk National Technical University. 2019. N1(15). 8-16 (In Russian). EDN: ZBOBNB.Баранов Н.Ф., Фарафонов В.Г., Лопатин Л.А. Исследование взаимодействия частиц с рабочими органами молотковой дробилки // Пермский аграрный вестник. 2018. N3(23). С. 4-11. EDN: YNMXKH.Baranov N.F., Farafonov V.G., Lopatin L.A. Investigation of particle interaction with working bodies of hammer mill. Perm Agrarian Journal. 2018. N3(23). 4-11 (In Russian). EDN: YNMXKH.Азимова Н.Н., Бедоидзе М.В., Богданец Д.А. и др. Модельные распределения математической статистики в гранулометрическом анализе // Инженерный вестник Дона. 2025. N1(121). С. 535-543. EDN: ZWJVWJ.Azimova N.N., Bedoidze M.V., Bogdanets D.A. et al. Model distributions of mathematical statistics in granulometric analysis. Engineering Journal of Don. 2025. N1(121). 535543 (In Russian). EDN: ZWJVWJ.Белов Н.Н., Югов Н.Т., Кабанцев О.В. и др. Разрушение хрупких материалов в условиях неоднократного ударного нагружения // Механика композиционных материалов и конструкций. 2007. Т. 13. N1. С. 57-70. EDN: KPAJAP.Belov N.N., Yugov N.T., Kabantsev O.V. et al. Fracture of brittle materials under repeated impact loading. Mecha­nics of Composite Materials and Structures. 2007. Vol. 13. N1. 57-70 (In Russian). EDN: KPAJAP.Гурьянов Г.А., Абдеев Б.М., Клименко Е.А. Прикладная модель измельчения твердой частицы простой формы ударом о жесткую поверхность // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2018. N1. С. 110120. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.1.10.Guryanov G.A., Abdeev B.M., Klimenko Ye.A. Applied grinding model of a solid particle with a simple shape on impact with a hard surface. PNRPU Mechanics Bulletin. 2018. N1. 110-120 (In Russian). DOI: 10.15593/perm.mech/2018.1.10.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.